吳大放, 馬佩芳, 李 龍, 李昭鋮, 梁逸璇

(1. 廣州大學(xué)地理科學(xué)與遙感學(xué)院, 廣州 510006; 2. 北京大學(xué)地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100871;3. 南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院, 南京 210023)

土地利用轉(zhuǎn)型是指在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化發(fā)展及轉(zhuǎn)型升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下,某區(qū)域在特定時(shí)段內(nèi)的一種土地利用形態(tài)(包含顯性形態(tài)與隱性形態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N土地利用形態(tài)的過程[1]。改革開放以來,我國(guó)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境方面都發(fā)生了翻天覆地的變化,土地利用在廣度及深度上均發(fā)生顯著轉(zhuǎn)型。土地利用轉(zhuǎn)型在時(shí)空上整合了社會(huì)和環(huán)境變化過程[2],已成為土地變化科學(xué)相關(guān)研究的重點(diǎn)。

1995年,GRAINGER[3]提出了土地利用轉(zhuǎn)型的概念與內(nèi)涵。2005年,龍花樓和李秀彬[4]將土地利用轉(zhuǎn)型應(yīng)用于長(zhǎng)江沿線樣帶農(nóng)村宅基地等土地利用轉(zhuǎn)型的相關(guān)研究中,并對(duì)該概念與內(nèi)涵進(jìn)行了更全面的拓展。國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合我國(guó)國(guó)情廣泛展開了對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的拓展研究,主要包括關(guān)于土地利用轉(zhuǎn)型與城鄉(xiāng)發(fā)展、土地資源管理的關(guān)系[5-7],建設(shè)用地、耕地和農(nóng)村宅基地利用轉(zhuǎn)型[8-11]以及土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)[12-14]等方面。已有研究的時(shí)間跨度多為10～20年,而土地利用形態(tài)的轉(zhuǎn)型較為復(fù)雜,時(shí)間跨度過小可能導(dǎo)致研究結(jié)果相對(duì)片面或缺乏規(guī)律性檢驗(yàn);研究方法趨向于定量化、空間化和精細(xì)化,多采用面板數(shù)據(jù)模型、空間疊加分析模型、地理加權(quán)回歸模型、空間計(jì)量回歸模型和空間成本加權(quán)模型等,運(yùn)用地理探測(cè)器模型分析土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究鮮有報(bào)道,而由王勁峰和徐成東[15]提出的地理探測(cè)器模型能從龐大的空間數(shù)據(jù)中提取有效的空間關(guān)聯(lián)規(guī)則。

已有的對(duì)珠三角地區(qū)土地利用的相關(guān)研究主要集中在探究時(shí)空格局特征[16-18]、驅(qū)動(dòng)力[19]和模擬預(yù)測(cè)[20]等方面,對(duì)于改革開放前沿地帶尤其是發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)地區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)型的關(guān)注度亟需提高。珠海市處于珠三角經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)和改革開放的前沿,是我國(guó)最早設(shè)立的經(jīng)濟(jì)特區(qū)之一。作為珠江西岸的核心城市和粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新高地,其城市建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人口流入等方面均將受到更優(yōu)的正向帶動(dòng),迎來多重利好。在發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的過程中,珠海市始終將生態(tài)文明建設(shè)放在第一位,為珠三角城市綠色高質(zhì)量發(fā)展探索新路徑。鑒于此,本文運(yùn)用空間技術(shù)方法,對(duì)1973—2018年珠海市的區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行分析,探究其土地利用轉(zhuǎn)型模式,并提出相應(yīng)的土地利用資源配給建議和管理的新思路、新方法,以期促進(jìn)珠海市以及其他類似區(qū)域的土地集約節(jié)約利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,為實(shí)際土地利用提供參考和借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)說明

1.1 研究區(qū)概況

珠海市(21°48′N～22°27′N,113°03′E～114°19′E)地處中國(guó)的南方,廣東省的南部,珠江三角洲的南部前緣,珠江口的西岸,瀕臨南海,東與香港特別行政區(qū)、深圳市隔江相望,南接澳門特別行政區(qū),與廣東省會(huì)廣州市的距離約為140 km,地理位置優(yōu)越(圖1)。由《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒—2020》[21]可知:至2019年年末,全市土地總面積為1 736.46 km2。珠海市整體地勢(shì)平緩,倚山臨海,以平原和丘陵為主,海域遼闊,有100余個(gè)海島分布于珠江口外。珠海市氣候舒適宜人,屬典型的南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候,冬夏季風(fēng)交替明顯。全市下轄香洲區(qū)、金灣區(qū)和斗門區(qū)3個(gè)行政區(qū),15個(gè)鎮(zhèn),10個(gè)街道,5個(gè)經(jīng)濟(jì)功能區(qū)(橫琴新區(qū)、珠海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、珠海保稅區(qū)、珠海高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)、珠海萬山海洋開發(fā)試驗(yàn)區(qū))。至2019年末,珠海市全市常住人口達(dá)202.37萬人,比上年末增加了13.26萬人,增幅為7.0%;人口城鎮(zhèn)比為90.72%[21]。2019年,全市GDP達(dá)3 435.89億元,增幅為6.8%,高于全國(guó)(6.1%)和全省(6.2%)的平均水平[21]。

圖1 珠海市位置示意圖

1.2 數(shù)據(jù)說明

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 本文所使用的數(shù)據(jù)分為3種類型(表1):一是土地利用數(shù)據(jù),二是自然地理數(shù)據(jù),三是社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。其中,土地利用數(shù)據(jù)是人機(jī)交互式解譯結(jié)果,采用的遙感影像(1973年的Landsat MSS,1988、1998、2008年的Landsat 4-5 TM,2018年的Landsat 8 OLI TIRS)來源于我國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站,影像分辨率高(30 m)、云量均低于10%、地物特征明顯,符合遙感解譯的需求;自然地理數(shù)據(jù)(如DEM數(shù)據(jù))來源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心;社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒》《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》《珠海市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

表1 研究區(qū)數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容與來源

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 通過ENVI 5.3軟件平臺(tái)和ArcGIS 10.6軟件平臺(tái)對(duì)5期遙感影像數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了輻射定標(biāo)、大氣校正和圖像裁剪等預(yù)處理;在GIS環(huán)境下,借助珠海市統(tǒng)計(jì)年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)、珠海市土地變更調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、地形圖和相應(yīng)的野外調(diào)查資料,對(duì)遙感影像進(jìn)行人機(jī)交互式解譯;依據(jù)國(guó)家土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合研究區(qū)土地利用情況和研究需要,將珠海市土地利用類型劃分為林地、耕地、水域、建設(shè)用地和未利用地5種類型(表2),最終生成珠海市土地利用現(xiàn)狀圖。對(duì)遙感圖像的分類結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn),結(jié)果表明總體解譯精度在87%左右,符合研究要求。

表2 土地利用類型分類標(biāo)準(zhǔn)

2 研究方法

2.1 土地利用轉(zhuǎn)型幅度模型

本文采用土地利用轉(zhuǎn)型幅度模型來反映研究時(shí)段內(nèi)各地類面積變化的程度,其計(jì)算公式為:

(1)

其中,R為研究區(qū)某研究時(shí)段內(nèi)某地類轉(zhuǎn)型的幅度,S為某地類面積,T為研究期末年份,t為研究期初年份。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)型速度模型

本文利用珠海市各地類的單一土地利用動(dòng)態(tài)度、綜合土地利用動(dòng)態(tài)度來表征珠海市的土地利用轉(zhuǎn)型速度:土地利用動(dòng)態(tài)度越大,表明土地利用轉(zhuǎn)型速度越快,即土地利用越不穩(wěn)定,受人類活動(dòng)影響程度越大。

(1)單一土地利用動(dòng)態(tài)度。反映某區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)特定土地利用類型的變化情況,其計(jì)算公式為[22]:

(2)

其中,V為研究區(qū)某研究時(shí)段內(nèi)某地類轉(zhuǎn)型的動(dòng)態(tài)度,S為某地類面積,T為研究期末年份,t為研究期初年份,ΔT為研究時(shí)段的長(zhǎng)度。本文中的單一土地利用動(dòng)態(tài)度可理解為某區(qū)域特定地類的年變化率。

(2)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。反映研究區(qū)土地利用受人類活動(dòng)影響的程度,其計(jì)算公式為[22]:

(3)

其中,G為研究區(qū)某研究時(shí)段內(nèi)土地利用轉(zhuǎn)型的綜合動(dòng)態(tài)度,ΔSij為研究時(shí)段內(nèi)第i種地類轉(zhuǎn)化為其他地類的面積的絕對(duì)值,S為某地類面積,Si為第i種地類在研究期初的面積,T為研究年限。

2.3 核密度估計(jì)法

地理事件可以發(fā)生在空間的任何位置,事件發(fā)生在不同位置的概率有所不同[23]。核密度估計(jì)法(KDE)可以探索土地利用轉(zhuǎn)型的強(qiáng)度格局,其計(jì)算公式為:

(4)

其中,H(·)為核密度方程,h為閾值,y為閾值范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。該方程的幾何意義為:每個(gè)xi點(diǎn)的中心處的密度最高,距離中心越遠(yuǎn)則密度越低,距離中心達(dá)到一定閾值范圍處的密度為0。本文中,某區(qū)域的核密度值越高,說明該區(qū)域的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度越大,即該區(qū)域是土地利用轉(zhuǎn)型的熱點(diǎn)區(qū)域。

2.4 地理探測(cè)器

地理探測(cè)器可用于探測(cè)空間分異性并揭示其驅(qū)動(dòng)力[15]。其核心思想是若某個(gè)自變量對(duì)某個(gè)因變量有重要影響,那么兩者的空間分布應(yīng)具有相似性,可基于空間分異理論獲得兩者的相關(guān)性[24-25]。運(yùn)用地理探測(cè)器計(jì)算各因子對(duì)研究區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的解釋程度,用q值表示,其計(jì)算公式為:

(5)

其中,q[0,1],ni為變量Y或驅(qū)動(dòng)因子X的分層i的樣本數(shù),n為研究區(qū)的總樣本數(shù),為層i的離散方差,σ2為區(qū)域內(nèi)總方差。q值越大,表明該因子對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空演變的驅(qū)動(dòng)作用越強(qiáng),反之則越弱。

交互探測(cè)可用于分析驅(qū)動(dòng)因子X1和X2在共同作用時(shí),是否會(huì)增強(qiáng)或削弱對(duì)因變量Y的驅(qū)動(dòng)作用,或各因子的驅(qū)動(dòng)作用是否獨(dú)立。具體如下:首先,計(jì)算2個(gè)影響因子X1和X2對(duì)因變量Y的q值(q(X1)和q(X2));然后,計(jì)算2個(gè)影響因子X1和X2相交時(shí)的q值(q(X1∩X2));最后,比較q(X1)、q(X2)和q(X1∩X2)。若q(X1∩X2)>q(X1)+q(X2),則表明因子X1、X2交互后非線性增強(qiáng);若q(X1∩X2)=q(X1)+q(X2),則表明兩因子獨(dú)立;若q(X1∩X2)>max(q(X1),q(X2)),則表明因子X1、X2交互后雙因子增強(qiáng);若min(q(X1),q(X2))

3 珠海市土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空特征分析

3.1 土地利用轉(zhuǎn)型數(shù)量結(jié)構(gòu)變化分析

在1973、1988、1998、2008、2018年5期珠海市土地利用分類結(jié)果的基礎(chǔ)上,借助ArcGIS 10.6軟件對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析與統(tǒng)計(jì),研究1973—2018年珠海市土地利用類型的數(shù)量與結(jié)構(gòu)。由結(jié)果(表3)可知:1973—2018年,珠海市各土地利用類型均發(fā)生不同程度的變化,其中未利用地的面積相對(duì)穩(wěn)定。具體表述如下:(1)1973、1988年,珠海市土地利用類型以林地和耕地為主,面積最多,呈現(xiàn)緩慢減少的趨勢(shì);建設(shè)用地面積極少,但呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì)。對(duì)比1973年和1988年的土地利用面積及其比例可以發(fā)現(xiàn),1988年的耕地面積比例雖然下降了,但其面積數(shù)量卻有所增加,究其原因?yàn)橹楹Ｊ刑詈Ｔ斓?市域面積擴(kuò)大。(2)1998年,耕地和林地面積比例下降,建設(shè)用地驟增。(3)珠海市的林地、耕地、水域和建設(shè)用地在2008年左右處于一種相對(duì)平衡的狀態(tài)。(4)2018年,建設(shè)用地的面積比例大幅上升,已成為珠海市的主要土地利用類型。

表3 1973—2018年珠海市各土地利用類型面積

3.1.1 土地利用轉(zhuǎn)型幅度分析 由1973—2018年珠海市土地利用轉(zhuǎn)型幅度情況(表4)可知:1973—2018年間,珠海市的林地面積先增加后減少,但變化幅度不大。具體表述如下:(1)珠海市的耕地面積的增減模式與林地的增減模式基本同步,都經(jīng)歷了小幅增長(zhǎng)而后逐步減少的過程,差異在于耕地面積的增減幅度相對(duì)較大。(2)水域面積在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)有明顯增長(zhǎng)趨勢(shì),但在近10年有所減少。(3)建設(shè)用地面積持續(xù)顯著增長(zhǎng),由1973年的5 793.74 hm2增加到2018年的56 422.73 hm2,增幅達(dá)873.86%,且增長(zhǎng)模式呈現(xiàn)“弱—強(qiáng)—弱”的拋物線模式。(4)未利用地面積在研究時(shí)段內(nèi)的變化并不明顯。其中,1973—1998年未利用地面積增加,主要以沿海與內(nèi)陸灘涂和沙地為主;1998年后,由于開發(fā)建設(shè)占用,未利用地面積逐步縮減。

表4 1973—2018年珠海市土地利用轉(zhuǎn)型幅度

3.1.2 土地利用轉(zhuǎn)型速度分析 由單一土地利用動(dòng)態(tài)度(表5)可知:(1)1973—1988年,各地類變化均為增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。其中,建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度(3.45%)最大;其次為水域的動(dòng)態(tài)度(1.32%);林地的動(dòng)態(tài)度(0.12%)最小。(2)1988—1998年,林地和耕地的動(dòng)態(tài)度為負(fù)值,水域、建設(shè)用地和未利用地的動(dòng)態(tài)度為正值。其中,建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度高達(dá)19.65%,說明其面積以相當(dāng)快的速度增長(zhǎng);林地的動(dòng)態(tài)度(-0.45%)最小。(3)1998—2008年,建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度(7.10%)最大,其次為水域的動(dòng)態(tài)度(6.39%),未利用地的動(dòng)態(tài)度(-0.64%)最小。(4)2008—2018年,各土地利用類型中僅有建設(shè)用地為增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化,動(dòng)態(tài)度為2.66%;其余地類變化均為減少動(dòng)態(tài),且動(dòng)態(tài)度小(-1.79%～-0.41%)。

表5 1973—2018年珠海市單一土地利用動(dòng)態(tài)度

整體來看,珠海市在1973—2018年間轉(zhuǎn)型速度最快的土地利用類型是建設(shè)用地(動(dòng)態(tài)度為19.42%),究其原因?yàn)?工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及設(shè)立特區(qū)的政策支持,工礦建設(shè)用地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地等建設(shè)用地面積快速增長(zhǎng),極大地推動(dòng)了珠海市的建設(shè)用地轉(zhuǎn)型;其次為水域(動(dòng)態(tài)度為3.74%),主要由于養(yǎng)殖水面增加,但改造條件有限,轉(zhuǎn)型速度比較緩慢;林地和耕地的動(dòng)態(tài)度分別為-0.43%和-1.10%,主要原因?yàn)槌鞘虚_發(fā)建設(shè)占用,而其面積基數(shù)大,且受到政策保護(hù),故其轉(zhuǎn)型速率較低;未利用地的動(dòng)態(tài)度(0.38%)最小,主要原因?yàn)槠涿娣e基數(shù)小,且沿海與內(nèi)陸灘涂和沙地等空閑地開發(fā)潛力低,故轉(zhuǎn)型速率最低。

由式(3)可得1973—1988、1988—1998、1998—2008、2008—2018年4個(gè)研究時(shí)段的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分別為0.23%、1.24%、1.78%、0.02%,表明1988—1998年和1998—2008年2個(gè)研究時(shí)段的土地利用受人類活動(dòng)的影響程度較大,土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度較大,這與珠海市在該研究時(shí)段內(nèi)建設(shè)用地面積的急速增長(zhǎng)有關(guān)。

3.2 土地利用轉(zhuǎn)型空間變化分析

土地利用轉(zhuǎn)型的空間變化特征能夠更加清晰直觀地體現(xiàn)不同區(qū)域狀況對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的影響。本文依據(jù)遙感解譯分類結(jié)果,分別對(duì)珠海市在研究時(shí)段內(nèi)各土地利用類型的空間分布格局進(jìn)行分析,并采用核密度模型制作出土地利用轉(zhuǎn)型熱點(diǎn)區(qū)域圖,以體現(xiàn)珠海市土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度在空間分布上的差異。

3.2.1 土地利用現(xiàn)狀空間分布格局變化分析 由遙感解譯得到的珠海市在1973、1988、1998、2008、2018年的土地利用現(xiàn)狀(圖2)可知:珠海市土地利用空間格局的區(qū)域差異較為明顯,按行政區(qū)劃看,香洲區(qū)的土地利用以林地和建設(shè)用地為主,其余地類極少;斗門區(qū)的土地利用較為均衡,林地、建設(shè)用地和耕地和水域呈以林地為圓心的同心圓環(huán)狀分布的布局模式;金灣區(qū)北部以耕地和水域?yàn)橹?南部以林地和建設(shè)用地為主,東部沿海分布少量未利用地。

圖2 1973、1988、1998、2008、2018年珠海市土地利用現(xiàn)狀圖

3.2.2 土地利用轉(zhuǎn)型熱點(diǎn)區(qū)域分析 借助ArcGIS軟件對(duì)土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行空間分析,得到各研究時(shí)段的土地利用類型空間轉(zhuǎn)移分布圖(圖3)和熱點(diǎn)區(qū)域分布圖(圖4)。由圖3可知:1973—2018年,珠海市轉(zhuǎn)型強(qiáng)度較大的地類為建設(shè)用地和耕地,耕地是建設(shè)用地面積增加的最主要來源。由圖4可知:1973—2018年,珠海市的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度(即熱力值)的變化呈現(xiàn)拋物線趨勢(shì)。其中,1973—1988年的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度最低;1988—1998年的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度升高;1998—2008年的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度最高;2008—2018年的土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度有所下降。熱點(diǎn)區(qū)域的范圍經(jīng)歷了從集中→擴(kuò)散→相對(duì)集中的大致從東部地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)移到西部地區(qū)的變化過程,說明珠海市東部地區(qū)已大部分完成了土地利用轉(zhuǎn)型,目前重點(diǎn)發(fā)展轉(zhuǎn)型的區(qū)域主要在西部。

圖3 1973—2018年珠海市土地利用類型空間轉(zhuǎn)移分布圖

圖4 1973—2018年珠海市土地利用轉(zhuǎn)型熱點(diǎn)區(qū)域分布圖

4 珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子探測(cè)

4.1 驅(qū)動(dòng)因子選取

土地利用轉(zhuǎn)型受自然條件和人文條件的作用和制約,其中,自然條件是土地利用類型轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)。參考相關(guān)研究[26-28],并考慮到因子的可量化性和可獲取性,本文從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通區(qū)位3個(gè)方面進(jìn)行土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因子分析,包括高程(X1)、坡度(X2)、距河流的距離(X3)、人口密度(X4)、人均GDP(X5)、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X6)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X7)、距公路的距離(X8)和距鐵路的距離(X9)共9個(gè)指標(biāo)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《統(tǒng)計(jì)年鑒》,其他數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心,坡度基于高程數(shù)據(jù)分析得到,距離均采用歐氏距離。由于地理探測(cè)器的原理保證了其對(duì)多自變量共線性免疫,因此不做共線性診斷處理[15]。驅(qū)動(dòng)因子選取具體如下:

(1)自然環(huán)境因子。自然環(huán)境包括地形地貌、氣候和水文等,是引起土地利用變化的客觀條件,屬于長(zhǎng)期、穩(wěn)定的影響。從空間角度來看,地形地貌因子由于其空間差異性,是驅(qū)動(dòng)力研究中的重要因子;氣候因子通常應(yīng)用于大尺度或中等尺度研究范圍,由于本文研究范圍內(nèi)的氣候差異較小,故本研究不選用該因子。據(jù)此,選取高程(X1)、坡度(X2)和距河流距離(X3)作為自然環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。

(2)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子。在較短時(shí)期內(nèi),社會(huì)經(jīng)濟(jì)等人類活動(dòng)對(duì)于土地利用變化的驅(qū)動(dòng)效果較為顯著[11,26]。因此,本文選擇人口密度(X4)、人均GDP(X5)、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X6)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X7)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子。

(3)交通區(qū)位因子。一般來說,交通便利區(qū)域的土地用途轉(zhuǎn)變較頻繁,對(duì)于土地利用結(jié)構(gòu)影響較大,交通可達(dá)性提升在一定程度上促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,造成土地利用轉(zhuǎn)型劇烈。本文選取距公路距離(X8)、距鐵路距離(X9)為交通區(qū)位驅(qū)動(dòng)因子。

4.2 探測(cè)結(jié)果分析

基于1 km×1 km格網(wǎng)單元的研究尺度,以珠海市土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度作為地理探測(cè)器的因變量Y,以9個(gè)驅(qū)動(dòng)因子作為自變量Xi(i=1,2,…,9),應(yīng)用地理探測(cè)器對(duì)各因子的驅(qū)動(dòng)貢獻(xiàn)率和交互作用進(jìn)行定量分析,探究珠海市土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空演變的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因子和各因子之間的交互作用類型。由于地理探測(cè)器探測(cè)驅(qū)動(dòng)因子時(shí),類型變量?jī)?yōu)于連續(xù)型變量,而對(duì)于順序量、比值量或間隔量,需要將自變量進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾x散化,因此,本文將各因子指標(biāo)都用自然斷點(diǎn)法分成1～5五類,便于在地理探測(cè)器中進(jìn)行分析。

本文通過對(duì)比9個(gè)指標(biāo)因子的貢獻(xiàn)率大小來分析各因子的相對(duì)重要性。由因子探測(cè)結(jié)果(表6)可知:(1)珠海市土地利用轉(zhuǎn)型的空間異質(zhì)性受到自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通區(qū)位等因子共同驅(qū)動(dòng)作用,各個(gè)因子按照q值大小由高至低依次排序?yàn)?人口密度、坡度、高程、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、人均GDP、距河流距離、距鐵路距離、距公路距離。(2)人口密度對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)作用最大(q值為0.295 6),坡度、高程、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的q值均在0.2～0.3之間,表明地形條件、人類活動(dòng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是造成珠海市土地利用轉(zhuǎn)型強(qiáng)度空間分異的主要原因。人均GDP、距河流的距離和距鐵路的距離是驅(qū)動(dòng)珠海市土地利用轉(zhuǎn)型的次要原因,其q值均大于0.1。距公路距離對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)作用較弱,其q值(0.077 6)最小。

表6 珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子探測(cè)結(jié)果

進(jìn)一步地,利用地理探測(cè)器對(duì)珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子作交互探測(cè)。結(jié)果(表7)表明:(1)珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子的交互類型均為雙因子增強(qiáng)關(guān)系,且在所有因子中,任意2個(gè)因子的共同驅(qū)動(dòng)均大于單因子影響,從而表明珠海市土地利用轉(zhuǎn)型不是由單一因素造成的,而是由眾多因素共同驅(qū)動(dòng)作用的結(jié)果。(2)坡度和第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的交互作用對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的影響最強(qiáng),q值達(dá)到了0.376 8;交互探測(cè)因子q值達(dá)到0.3以上的組合主要是高程、坡度因子與其他因子的交互組合,其余組合主要是距河流距離與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子的交互組合以及各社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子之間的交互組合;剩下的因子交互類型的q值雖然均在0.3以下,但均大于單一因子的q值,表明雙因子驅(qū)動(dòng)更容易促使土地利用轉(zhuǎn)型;距公路距離與距鐵路距離的交互作用對(duì)于土地利用轉(zhuǎn)型的影響最弱,交互探測(cè)因子q值為0.184 5。

表7 珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子交互探測(cè)結(jié)果

綜合地理探測(cè)器的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于珠海市土地利用轉(zhuǎn)型來說,自然環(huán)境因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于土地利用轉(zhuǎn)型的影響力大于交通區(qū)位因素,其中,人口增長(zhǎng)、地形條件和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用最顯著。具體表述如下:

(1)人口增長(zhǎng)。人口作為一個(gè)內(nèi)容復(fù)雜且極度活躍的社會(huì)實(shí)體,對(duì)區(qū)域的土地利用有著深遠(yuǎn)影響。1988年,珠海市常住總?cè)丝跒?6.19萬人,非農(nóng)業(yè)人口為18.52萬人;2018年末,珠海市常住總?cè)丝跒?89.11萬人,其中非農(nóng)業(yè)人口為127.40萬人。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和戶籍制度的改革,人口從農(nóng)村向城市轉(zhuǎn)移成為人口流動(dòng)的一大特征。珠海市城鎮(zhèn)人口的快速增加導(dǎo)致住宅用地、商業(yè)服務(wù)用地、交通運(yùn)輸用地等建設(shè)用地規(guī)模不斷擴(kuò)大,促進(jìn)了建設(shè)用地轉(zhuǎn)型;相應(yīng)地,珠海市耕地面積逐漸縮減的主要驅(qū)動(dòng)力是農(nóng)業(yè)人口的減少。

(2)地形條件。自然環(huán)境是土地利用的物質(zhì)載體,對(duì)土地利用的空間分布格局發(fā)揮著重要作用。由于研究區(qū)范圍較小,其內(nèi)部氣候、土壤等自然環(huán)境因素的差異不顯著,故本文主要從地形因素來分析自然環(huán)境對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的影響。在高程低、坡度小的區(qū)域,人類可利用的土地資源較為多樣化,土地利用轉(zhuǎn)型活躍;反之,在高程高、坡度大的區(qū)域,土地利用方式受到約束,土地利用轉(zhuǎn)型相對(duì)不活躍。珠海市平均海拔為114.84 m,最高海拔為581 m,最低海拔為20 m。珠海市海拔多在50～200 m范圍內(nèi),大多為丘陵山區(qū);坡度范圍多為0°～5°。珠海市高程較高、坡度較大的地區(qū)主要分布在香洲區(qū)中部、斗門區(qū)中部以及金灣區(qū)的東部和南部,這些地區(qū)的土地利用類型主要是林地,可利用的土地利用方式單一,開發(fā)建設(shè)難度大,不利于土地利用轉(zhuǎn)型;而珠海市中高程較低、坡度較小的地形相對(duì)平緩的地區(qū)多為耕地、水域和建設(shè)用地,適宜農(nóng)業(yè)發(fā)展與建設(shè)用地開發(fā),由上文對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的空間分布變化特征的分析可知,1973—2018年間珠海市土地利用轉(zhuǎn)型的熱點(diǎn)區(qū)域均分布在這些地區(qū),尤其是耕地轉(zhuǎn)型和建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的熱點(diǎn)區(qū)域。

(3)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。人均GDP及第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值不斷增加,一定程度上反映了產(chǎn)業(yè)用地需求相應(yīng)擴(kuò)大,這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化促使人們對(duì)住宅、公共服務(wù)設(shè)施和綠地等有更高的需求。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,1988—2018年間珠海市的人均生產(chǎn)總值快速增加,從1988年的4 379元/人增長(zhǎng)到2018年的159 428元/人,說明珠海市的經(jīng)濟(jì)狀況在該階段飛速增長(zhǎng),工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí),導(dǎo)致建設(shè)用地快速擴(kuò)展,從而改變?cè)搮^(qū)域土地利用的空間布局。同時(shí),第二、三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致建設(shè)用地面積劇增,耕地面積因被占用而逐漸減少。由此可見,珠海市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)極大地促進(jìn)了其土地利用轉(zhuǎn)型。

已有研究[27-28]指出珠海市耕地減少是基于特定的自然因素和人文因素共同作用而發(fā)生的,其中高程、坡度、距城鎮(zhèn)中心距離、距交通線距離和戶籍人口密度是影響耕地變化的主要驅(qū)動(dòng)因素,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)是珠海市城市空間擴(kuò)展的最直接驅(qū)動(dòng)力。本文對(duì)于珠海市土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)因子的探測(cè)結(jié)果與該結(jié)論基本一致,表明研究結(jié)果的可靠性較強(qiáng)。

此外,一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的土地利用模式往往都是在某特定的政策環(huán)境下形成的,政策作為國(guó)家宏觀調(diào)控的手段之一,對(duì)區(qū)域土地利用有著直接且強(qiáng)制的現(xiàn)實(shí)影響。對(duì)于珠海市來說,國(guó)家高度重視珠海市的發(fā)展,政策扶持力度大,經(jīng)濟(jì)特區(qū)政策因素在珠海市的土地利用轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著極其重要的作用。但由于政策驅(qū)動(dòng)因素難以量化,本文未選取該方面因子加入探測(cè)。

5 結(jié)論與討論

本文以土地利用轉(zhuǎn)型的理論框架為基礎(chǔ),以珠海市作為典型案例研究區(qū)域,運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)型幅度和速度模型、土地利用轉(zhuǎn)型空間轉(zhuǎn)移和熱點(diǎn)分析等方法,探討其1973—2018年間的土地利用轉(zhuǎn)型的時(shí)空演變特征,并采用地理探測(cè)器模型對(duì)其驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行定量研究。主要結(jié)論如下:

(1)1973—2018年,珠海市的土地利用顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型的主要特點(diǎn)是建設(shè)用地和水域面積增加,同時(shí)耕地、林地、未利用地面積減少。從土地利用轉(zhuǎn)型幅度來看,建設(shè)用地增幅最大(增長(zhǎng)了873.86%),水域(增長(zhǎng)了168.47%);耕地減幅最大(縮減了49.47%),其次為林地(縮減了19.14%)。從土地利用轉(zhuǎn)型速度來看,建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度最高,其次為水域,而林地、耕地和未利用地的轉(zhuǎn)型速度相對(duì)較低。

(2)在空間變化方面:1973—2018年,珠海市土地利用空間格局變化的區(qū)域差異較為明顯,香洲區(qū)的土地利用以林地和建設(shè)用地為主,斗門區(qū)和金灣區(qū)的土地利用較為均衡;土地利用轉(zhuǎn)型熱點(diǎn)區(qū)域的范圍從集中到擴(kuò)散、再到相對(duì)集中,呈現(xiàn)從東部的香洲區(qū)逐漸蔓延至西部的斗門區(qū)和金灣區(qū)的整體趨勢(shì)。

(3)運(yùn)用地理探測(cè)器模型探究珠海市土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空演變的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因子和各因子之間的交互作用類型的結(jié)果表明:珠海市土地利用轉(zhuǎn)型的空間異質(zhì)性受到自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通區(qū)位等因子的共同驅(qū)動(dòng)作用,自然環(huán)境因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于土地利用轉(zhuǎn)型的影響力大于交通區(qū)位因素,多種因子共同驅(qū)動(dòng)作用大于單因子驅(qū)動(dòng)作用。其中,人口密度的因子探測(cè)器q值(0.295 6)最大;坡度、高程、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的q值均在0.2～0.3之間;坡度與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的交互作用對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型的影響最強(qiáng),q值達(dá)0.376 8;自然環(huán)境因素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素之間的交互探測(cè)q值基本在0.3以上。

區(qū)域土地資源的開發(fā)利用管理與科學(xué)合理的規(guī)劃、管控密切相關(guān),因此,在定量分析珠海市土地利用轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀問題與重要驅(qū)動(dòng)因子的基礎(chǔ)上,結(jié)合珠海市發(fā)展現(xiàn)狀,本文提出以下對(duì)策建議:一是嚴(yán)格實(shí)施耕地保護(hù)制度,保障糧食安全;二是合理管控建設(shè)用地規(guī)模,提高土地節(jié)約集約利用水平;三是科學(xué)編制國(guó)土空間規(guī)劃,優(yōu)化土地利用布局。

土地利用轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵和動(dòng)力機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜,關(guān)聯(lián)的影響因素諸多,研究方法各異。土地利用形態(tài)可分為數(shù)量、結(jié)構(gòu)、空間分布等顯性形態(tài)和質(zhì)量、功能、經(jīng)營(yíng)模式等隱性形態(tài),下一步研究可在土地利用轉(zhuǎn)型完整的內(nèi)涵框架下,統(tǒng)籌土地利用的顯性、隱性形態(tài),使土地利用轉(zhuǎn)型研究具有層次性和綜合性。值得注意的是,本文所選取的研究時(shí)間跨度較長(zhǎng),而時(shí)間比較久遠(yuǎn)的指標(biāo)數(shù)據(jù)無法從可查閱的相關(guān)文獻(xiàn)中獲取,導(dǎo)致研究時(shí)段內(nèi)部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失,對(duì)研究結(jié)果的完整性有一定影響,未來應(yīng)盡量彌補(bǔ)由于數(shù)據(jù)缺失而導(dǎo)致無法科學(xué)量化分析的部分,更新并完善研究結(jié)果。再者,本文在驅(qū)動(dòng)分析中缺乏政策考量,如何量化多種政策對(duì)區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的綜合影響作用是下一步研究的方向。